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船舶尾气年排放硫氧化物占全球排放总量的13％，对环境造成了严重的影响。随着越来越严格的硫氧化物排放标准相继出台，船舶运输业面临着严峻挑战。船舶自身空间有限的特点限制了传统大型塔式废气洗涤装置的安装使用，膜吸收脱硫技术气液接触面积大、设备体积小、操作灵活，特别符合船舶尾气脱硫的应用要求。船舶尾气温度高、组分复杂、SOx腐蚀性强，对膜材料的稳定性提出了很高的要求。陶瓷膜具有化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀等优点，开展基于陶瓷膜接触器的SOx脱除技术研究具有重要意义。 本文面向船舶尾气脱硫的应用体系，将陶瓷微滤膜组装成陶瓷膜接触器，搭建了膜吸收脱硫实验装置。采用纯水作为低成本吸收剂，开展了基于陶瓷膜接触器的SO2吸收过程的研究，筛选出表面性质和结构参数合适的膜材料，对基于疏水性陶瓷膜接触器脱除SO2的传质过程进行分析，对膜吸收过程工艺进行考察与优化，并在此基础上进行了膜接触器的初步放大研究。 为了防止膜孔被润湿，减小传质阻力，采用表面接枝改性的方法制备出疏水性陶瓷膜。改性后，陶瓷膜表面水滴接触角达到130°以上，呈现良好稳定的疏水性和抗润湿性。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的脱硫率和传质系数，考察了陶瓷膜孔径和结构对膜接触器脱硫效率的影响。与未改性的亲水性陶瓷膜接触器相比，疏水性陶瓷膜接触器具有更高的脱硫效率和传质系数。陶瓷膜的孔径对脱硫率影响较小，吸收液在管程流动的操作状态下，应该选择内膜。 SO2由气相主体透过膜孔到达气液接触界面被吸收过程存在气相边界层、膜层和液相边界层三部分阻力。使用碱性吸收液，SO2的吸收是快速化学吸收，液相阻力可以忽略。采用纯水作为吸收剂，在进气流量较小的条件下，气相阻力在总传质阻力中的占比较高，当进气流量达到600 mL min-1，气相阻力在总传质阻力中的占比小于3％，可以忽略不计。在忽略气液相传质阻力的前提下，建立了陶瓷膜接触器脱硫效率的预测模型，预测值与实验值符合较好，最大相对误差仅为2.5％。 考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO2脱除率和传质速率的影响，并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。SO2的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO2的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低，但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO2的吸收;原料气中的CO2对SO2的脱除率影响较小。在连续14天的长期稳定性测试中，SO2的脱除率保持在98％左右，对应SO2的传质速率为0.01825 mol·m-2 h-1，是文献中聚丙烯中空纤维膜接触传质速率的3倍。与传统的填料塔相比，陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度(HTU)值，表明陶瓷膜接触器具有更高的分离效率。在陶瓷膜的初步放大研究中，在单位膜面积处理量相同的条件下，多管膜接触器的脱硫效率低于单管膜接触器，传质效率只有单管膜接触器的50％。通过内置折流板可以改变壳程流体的流动状态，达到强化传质的目的。